C++中的立体设计原则：开闭原则

这是关于Solid As Rock设计原则的五篇系列文章的第二部分。可靠的设计原则结合在一起，使得程序员可以很容易地制作出易于维护、重用和扩展的软件。开闭原则(OCP)是本系列的第二个原则，我将在这里用现代C++的极简示例及其优点&通用准则来讨论它。

顺便说一下，如果您还没有读过我以前关于设计原则的文章，那么下面是快速链接：

您在本系列文章中看到的代码片段是简化的，而不是复杂的。所以你经常看到我不使用诸如Override、Final、Public(虽然继承)这样的关键字，只是为了使代码紧凑和可使用(在大多数情况下)在单一的标准屏幕大小中。我也更喜欢struct而不是class，因为有时不编写“public：”来节省行，而且还故意遗漏了虚拟析构函数、构造函数、复制构造函数、前缀std：：、删除动态内存。我也认为自己是一个务实的人，希望以尽可能简单的方式传达一个想法，而不是用标准的方式或使用行话。

如果您是直接在这里跌跌撞撞的，那么我建议您检查一下什么是设计模式？首先，即使它是微不足道的。我相信它会鼓励你在这个话题上进行更多的探索。

您在本系列文章中遇到的所有代码都是使用C++20编译的(尽管我在大多数情况下使用的是最高可达C++17的现代C++特性)。因此，如果您无法访问最新的编译器，您可以使用https://wandbox.org/，它也预装了Boost库。

从字面上看，这意味着您应该能够扩展类行为，而无需修改它。这可能对您来说很奇怪&可能会提出一个问题，即如何才能在不修改类的情况下更改类的行为呢？

但是在面向对象的设计中有很多解决方案，比如动态多态性、静态多态性、模板等等。

枚举类颜色{红，绿，蓝}；枚举类大小{小，中，大}；结构产品{string m_name；color m_color；size m_size；}；Using Items=Vector<；Product*>；；#定义所有(C)BEGIN(C)，END(C)struct ProductFilter{Static Items by_COLOR(Items，Const color e_color){Items Result；For(AUTO&；I：Items)IF(I-&>。}Static Items by_size(Items Items，Const Size e_Size){Items Result；For(AUTO&；I：Items)if(i->；m_size==e_size)result。Push_back(I)；return result；}Static Items by_size_and_color(Items Items，Const Size e_Size，Const color e_color){Items Result；For(AUTO&；I：Items)if(i-&>；m_size==e_size&。m_color==e_color)result t.push_back(I)；return result；}}；int main(){const Items all{new Product{"；Apple"；，color：：green，size：：mall}，new Product{"；tree"；，color：：green，size：：Large}，new Product{"；house"；，color：：Blue，size：：Large}，}；(自动&；p：ProductFilter：：by_color(all，color：：green)cout<；<；p->；m_name<；<；"；为(AUTO&；p：ProductFilter：：by_size_and_color(all，size：：Large，color：green))cout<；<；p->；m_name<；}/*苹果是绿树是绿树是绿&；大*/

所以我们有一系列的产品&我们根据它的一些属性对其进行了过滤。只要需求是固定的，上面的代码就没有错(在软件工程中永远不会出现这种情况)。

但是可以想象一下这样的情况：您已经将代码发送给了客户端。稍后，需求更改&&需要一些新的过滤器。在这种情况下，您再次需要修改类&；add new filter方法。

这是一个有问题的方法，因为我们有2个属性(即颜色和大小)&；需要实现3个功能(即颜色、大小及其组合)，另外一个属性&；需要实现8个功能。你知道这是怎么回事了吧。

您需要再次执行&；在现有的已实现代码中&；必须修改它，这可能还会破坏代码的其他部分。这不是一个可扩展的解决方案。

开放-关闭原则规定，您的系统应该对扩展开放，但是对于修改应该关闭。不幸的是，我们在这里做的是修改现有代码，这违反了OCP。

实现OCP的方法不止一种。在这里，我将演示流行的界面设计或抽象层。下面是我们的可扩展解决方案：

Template<；TypeName T>；struct Specification{virtual~Specification()=default；Virtual bool is_subsured(T*Item)const=0；}；struct ColorSpecification：Specification<；Product>；{color e_color；ColorSpecification(Color E_Color)：E_COLOR(E_Color){}bool is_subsured(Product*Item)const{Return Item->；m_color==e_color；}}。SizeSpecification(Size E_Size)：E_Size(E_Size){}bool is_subsued(Product*Item)const{Return Item->；m_size==e_Size；}；Template<；TypeName T>；struct filter{Virtual Vector；T*&>Filter(Vector<；T*&>Items，Const Specification<；T>；&；spec)=0；Product*>；Items，Const Specification<；Product>；&；spec){Vector<；Product*>；Result；for(auto&；p：Items)if(spec.is_ssured(P))result.Push_back(P)；Return Result；}}；//--BetterFilter bf；For(AUTO&；x：bf.filter(ALL，色彩规格(COLOR：：GREEN)cout<；<；X->；m_name<；<；"；为绿色\n&34；；

如您所见，我们不必修改BetterFilter的Filter方法。它现在可以与各种规格一起使用。

Template<；TypeName T&>；struct&>Specification：Specification<；T>；&；First Const Specification<；T>；&；First Const Specification<；T>；&；Second AndSpecification(Const Specification<；T>；&；First，Const Specification<；T>；&；Second)：First(First)，Second(Second){}bool。}}；Template<；TypeName T>；AndSpecification<；T>；Operator&；&；(Const Specification<；T>；&；First，Const Specification<；T>；&；Second){return{first，Second}；}//--auto GREEN_ITHES=颜色规格{COLOR：：GREEN}；AUTO LARGE_ITHES=尺寸规格{SIZE：：LARGE}；BetterFilter bf；for(auto&；x：bf.filter(all，green_Things&；&；Large_Things))cout<；<；x->；m_name<；<；"；；//警告：以下内容可以编译，但不起作用//auto spec2=SizeSpecification{size：：Large}&；&；//ColorSpecification{。

SizeSpecification{size：：Large}&；&；ColorSpecification{color：：Blue}将不起作用。有经验的C++眼睛可以很容易地识别其中的原因。虽然临时对象创建在这里是一个提示。如果这样做，可能会得到如下纯虚函数的错误：

名为Terminate的纯虚方法在没有活动异常的情况下调用终端进程终止，退出代码为：3。

“当对程序的一次更改导致对相关模块的一系列更改时，该程序就会显示出我们已经将其与‘糟糕’设计联系在一起的不良属性。程序变得脆弱、僵硬、不可预测和不可重用。开放-封闭原则以一种非常直截了当的方式攻击这一点。它说你应该设计永远不变的模块。当需求发生变化时，您可以通过添加新代码来扩展这些模块的行为，而不是通过更改已经可以工作的旧代码。“-Robert Martin。

这种方法的主要好处是，接口引入了额外的抽象级别，从而实现了松散耦合。接口的实现彼此独立，不需要共享任何代码。

因此，您可以很容易地应付客户不断变化的要求。在敏捷方法中非常有用。

开闭原则也适用于插件和中间件架构。在这种情况下，您的基础软件实体就是您的应用程序核心功能。

在插件的情况下，您有一个基本或核心模块，可以通过公共网关接口插入新特性和新功能。Web浏览器扩展就是一个很好的例子。

在SRP中，您可以判断代码中的分解和在何处绘制封装边界。在OCP中，您可以判断您将把模块中的哪些内容抽象，并留给模块的使用者来具体，以及您自己要提供哪些具体的功能。

有许多设计模式可以帮助我们在不更改代码的情况下扩展代码。例如，装饰者模式帮助我们遵循开闭原则。此外，工厂方法、策略模式或观察者模式也可用于设计易于更改的应用程序，只需对现有代码进行最少的更改。

请记住，课程永远不能完全停课。总会有不可预见的变化需要修改类。然而，如果更改是可以预见的，比如上面看到的过滤器，那么当这些更改请求滚滚而来时，您就有一个完美的机会来应用OCP来为将来做好准备。

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